當功率輸出級出現(xiàn)過流(如音量過大或輸出端短路)時,功率輸出管的發(fā)射極電流明顯增大,使R1或R2兩端電壓升高,經(jīng)R3、R4分壓后,使VT3導通,其集電極電壓下降,從而使VT6也導通,VT6集電極輸出高電平,經(jīng)R11、R12輸送到CPU的PRO端口,CPU檢測到這一高電平后,立即從MUTE(靜音)端口輸出高電平,使VT7飽和,C5迅速放電至0V,VT8與VT9組成的復合管截止,繼電器釋放,斷開音箱,從而有效地保護了揚聲器和功放管。
R5、R6、C2及C3組成低通濾波器,當功率放大電路工作正常時,左、右聲道輸出端的直流電壓均為0V,C2、C3上直流電壓也是0V,VT4、VT5截止,不影響電路的工作情況。一旦功率放大電路出現(xiàn)故障而導致中點的直流電壓偏離0V時,C2、C3兩端便出現(xiàn)正或負的直流電壓,VT4或VT5導通,VT6也跟著導通,其集電極輸出高電平,送到CPU的PRO(保護)端口,CPU立即從MUTE(靜音)端口輸出高電平,使電路進入保護狀態(tài)。
集成式多功能型保護電路常以集成塊μPC1237為核心構(gòu)成,μPCI237是日電公司推出的揚聲器專用保護集成塊,它內(nèi)含過載檢測、直流檢測、觸發(fā)器、鎖存/自動復位開關、關機檢測、電源接通靜音、繼電器驅(qū)動等電路。該集成塊的工作電壓范圍為25V~60V,它可以直接利用功率放大器的正電源。當功率輸出級出現(xiàn)過流、中點電壓偏離0V時,它都能立即做出反映,釋放繼電器,斷開揚聲器與功率放大電路的連接,使揚聲器得到保護。
1237喇叭保護電路圖(二)
如圖所示為采用μPC1237芯片的保護電路,圖中僅畫出左聲道電原理國,右聲道結(jié)構(gòu)與之相同,該電路具有揚聲器輸出保護、功率輸出級過載保護、交流電開路檢測保護、開關機靜噪保護等多種保護功能。
1237喇叭保護電路圖(三)
圖4是集成式多功能型保護電路原理圖,接通電源后,+45V電壓經(jīng)R16向8腳供電,在8腳建立3.4V的電壓,該電壓經(jīng)R15對7腳外部的C5充電,經(jīng)過t=R15&TImes;C5&TImes;In(3.4-2.06)/3.4=2.056(s)后,7腳電壓達到2.06V,此時繼電器驅(qū)動電路工作,繼電器吸合,這樣就避免了開機瞬間的浪涌電流對揚聲器的沖擊。
VT1和VT2為R聲道功放對管。
R聲道的過流檢測電路由R1、R2、R3、R4、VT3等元件組成。正常工作時,R1或R2上的電壓較低,不足以使VT3導通。當功率輸出級出現(xiàn)過流時,R1或R2兩端的電壓會升高,并使VT3導通,進而使VT4也導通,VT4集電極輸出高電平送至μPCI237的1腳,使1腳電壓超過0.67V,μPC1237進入保護狀態(tài),繼電器釋放,音箱脫離電路。
各聲道功率輸出級中點送來的直流電壓從2腳輸入,當各聲道工作正常時,2腳直流電壓為0V,保護電路不動作。當任何一個聲道出現(xiàn)故障而導致中點電壓偏離0V。時,2腳電壓就會高于0.62V或低于-0.17V,μPCI237進入保護狀態(tài),繼電器釋放,音箱脫離電路。
當保護電路動作后,繼電器驅(qū)動電路停止工作,6腳變?yōu)楦唠娢唬ń咏^電器供電電壓),VD6導通,VT6也導通,并輸出低電平送至CPU的檢測端,CPU檢測到這一低電平后,立即進行靜音控制,輸出靜音(MUTE)電壓,經(jīng)VD4、R14使VT5導通,進而使VT4也導通,輸出高電平到1腳,使電路鎖定在保護狀態(tài)。
由于功放機的主電源濾波電容容量很大,其上電壓又較高,故關機后,放電比較緩慢,導致繼電器未能快速釋放,從而使揚聲器會受到關機電流的沖擊。為了避免這種現(xiàn)象,在μPC1237內(nèi)部設了關機檢測電路。當關機后,4腳電壓立即下跌,使關機檢測電路工作,μPC1237快速釋放繼電器。
1237喇叭保護電路圖(四)
UPC1237喇叭保護線路(帶LM12耳放線路)電路如下圖所示:
1237喇叭保護電路圖(五)
uPC1237揚聲器保護電路圖
uPC1237由單電源供電,工作電壓范圍為25v~60v,通常直接利用功放的正電源+Vcc作為電源。繼電器線圈電壓為直流24v,因⑥腳繼電器驅(qū)動端極限電流為80mA,在繼電器得電吸合時,⑥腳電壓約為0v,如果Vcc平均電壓》24v,必須串入降壓限流電阻R12,使繼電器和集成電路都不致過流發(fā)熱損壞,R12的阻值、功耗與Vcc平均電壓的對應關系見表1。發(fā)燒友可根據(jù)自己功放的vcc平均電壓值查表1確定R12。
uPC1237⑦腳是電源接通延時端,由R7、c3參數(shù)確定開機靜音時間,即通電后,待功放電路達到平衡穩(wěn)定時,延時電路再讓繼電器觸點接通揚聲器。這樣可以徹底消除開機通電沖擊噪聲,增大c3或R7可延長開機靜音時間。
uPC1237⑧腳是電源端,最高極限值為8v。當Vcc不同時,R8的阻值相應不同,可查表1確定。
uPC1237④腳是交流斷電檢測端,用于功放關機靜音。當功放電源開關關斷時,變壓器次級交流電壓立即消失,c2小容量電容經(jīng)④腳內(nèi)阻快速放電,④腳電壓迅速下降,內(nèi)部電路控制繼電器動作,將功放輸出端與揚聲器斷開,防止斷電后過渡過程中功放輸出端零電平在失去平衡時對揚聲器的電流沖擊(即關機沖擊噪聲)。④腳最高極限電壓為10v,當被監(jiān)測的功放電源變壓器次級繞組AC電壓值不同時,分壓限流電阻R6的取值相應不同,過大過小均會使揚聲器保護電路不能正常工作,Ac交流電壓與R6阻值對應關系見表2。
uPC1237②腳是功放輸出端直流偏移檢測端,功放輸出端直流偏移電壓過大,會使揚聲器音圈中流過的直流電流過大,音圈動態(tài)范圍變小,聲音失真,同時音圈因過熱很易損壞。為保護揚聲器,由②腳監(jiān)測功放輸出端直流電平,一旦功放輸出端正或負偏移電壓超過設定的閾值時,uPC1237內(nèi)部電路使繼電器釋放,將揚聲器從功放輸出端斷開,達到保護揚聲器的目的。如圖電路功放輸出端正偏移閾值為1.24v,負偏移闞值為-1.04v。
uPC1237①腳是過流檢測端。左、右聲道過流檢測L—E端、R—E端分別接分立元件功放左、右聲道末級NPN放大管發(fā)射極電阻,射極電阻上電壓會因輸出電流增大而上升,當輸出平均電流超過功放或揚聲器的額定電流值時,射極電阻上的電壓達到揚聲器保護電路所設定的過流閾電壓,T1、T3或其中之一導通,引起T2導通,Vcc電壓經(jīng)T2、R9、R11加至①腳,只要流人①腳電流超過110uA,內(nèi)部過流保護電路將使繼電器釋放而斷開揚聲器,實現(xiàn)揚聲器過流保護目的。圖中L—E、R—E過流檢測閥電壓為0.67v。對集成電路功放,末級功放管射極電阻很少有接出,可考慮省去過流檢測功能,只需把①腳接地即可。
uPC1237③腳是揚聲器保護電路工作方式選擇端。把③腳直接接地為自動復位工作方式,即在保護電路動作、繼電器斷開揚聲器后,若功放電路恢復正常,繼電器能自動恢復接通揚聲器。把③腳經(jīng)0.022uF電容接地為鎖存工作方式,即繼電器一旦動作斷開揚聲器,即使功放電路恢復正常,繼電器仍繼續(xù)保持斷開狀態(tài),直到電源開關關斷一次后再次接通為止。無論哪種工作方式,揚聲器保護電路功能不變,圖中及本文提到的uPC1237參數(shù)均為鎖存工作方式。
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